閥門鑄鋼件裂紋形成的原因及防止工藝措施

  在一般情況下,外裂紋是由于鑄件的收縮應(yīng)力大,而型芯退讓性差,收縮受阻引起的;皮下裂紋發(fā)生在凝固較慢的斷面一側(cè),鑄件不同部位或厚大斷面表層與內(nèi)部的凝固速度不一致,收縮不同時(shí)發(fā)生,產(chǎn)生熱應(yīng)力引起的開裂,裂紋發(fā)生后未能得到自愈合焊補(bǔ);內(nèi)裂紋是由于熱節(jié)或厚大斷面中心凝固后期的收縮應(yīng)力撕裂晶粒骨架,缺少液相傳輸補(bǔ)縮而發(fā)生的,也稱“應(yīng)力縮孔"。

    內(nèi)裂紋或皮下裂紋一般發(fā)生在結(jié)晶溫度范圍較寬、斷面比較厚大的合金鋼閥門鑄件中,無損探傷檢驗(yàn)常會(huì)發(fā)現(xiàn),P、S含量偏高助長(zhǎng)其形成。高合金鋼(不銹鋼)的導(dǎo)熱能力差,形成熱應(yīng)力的傾向性大,皮下裂紋較多;若熱節(jié)處補(bǔ)縮不足,內(nèi)裂紋也會(huì)發(fā)生。碳鋼件有時(shí)也會(huì)發(fā)生內(nèi)裂紋或皮下裂紋。

    外裂紋、內(nèi)裂紋或皮下裂紋都屬于熱裂,且大多發(fā)生在凝固較遲的部位,如靠近冒口處,或局部熱節(jié)、壁厚較大部位,有時(shí)凝固較早的部位(下箱底面),也有發(fā)生裂紋的可能性。裂紋是由應(yīng)力引起的,產(chǎn)生應(yīng)力的原因很多。

    (1)閥門鑄件基本上屬于薄壁大芯,如果型芯的退讓性不夠,會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力。

    (2)鑄件內(nèi)部有鑄圈的閥門,鑄圈阻礙此處向內(nèi)收縮,且鑄圈與件壁形成局部小熱節(jié),凝固較周圍慢,熱裂多發(fā)生于此處。

    (3)冒口設(shè)置太大,凝固順序太強(qiáng);法蘭與閥門本體壁厚相差較大,凝固速度不一致;高合金鋼的導(dǎo)熱性差,鑄件中的溫差大。這些因素都易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。

 為防止和消除閥門鑄鋼件裂紋,從生產(chǎn)角度強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)主要工藝措施。

    (1)提高型芯的退讓性,以減小收縮應(yīng)力。對(duì)閥門鑄鋼件,將芯子做成中空結(jié)構(gòu)效果明顯。

    (2)嚴(yán)格控制化學(xué)成分,特別是硫、磷等易形成低熔點(diǎn)共晶物的元素。

    (3)細(xì)化晶粒,凈化鋼液,以提高抗裂性。加入稀土元素可以兼得。

    (4)采用冷鐵,提高澆注速度,在保證良好補(bǔ)縮的前提下減弱順序凝固,使鑄件局部實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固,減小熱應(yīng)力。

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                    2024年8月17日